JP2014035210A - Rotation angle detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転軸の回転角を検出する回転角検出装置に関する。 The present invention relates to a rotation angle detection device that detects a rotation angle of a rotation shaft.
この種の回転角検出装置の一つとして、特許文献１に記載されているようなレゾルバが知られている。レゾルバは、回転軸と一体となって回転するロータ、及びロータの周囲を囲むように固定して配置されるステータを備えている。ステータには、励磁巻線及び複数相の検出巻線が設けられている。レゾルバでは、励磁巻線への励磁信号の入力により磁界が形成される。この磁界が複数相の検出巻線に付与されることにより各相の検出巻線に誘起電圧が発生する。これにより、各相の検出巻線から位相の異なる正弦波状の信号が出力される。また、ロータの回転に伴って各相の出力巻線に付与される磁界が変化することにより、各相の検出巻線に発生する誘起電圧が変化する。これにより、各相の検出巻線から出力される信号の振幅がロータの回転角に応じて変化する。したがって、各相の出力信号に基づいてロータの回転角、換言すれば回転軸の回転角を検出することができる。 A resolver as described in Patent Document 1 is known as one of this type of rotation angle detection device. The resolver includes a rotor that rotates integrally with a rotation shaft, and a stator that is fixedly disposed so as to surround the periphery of the rotor. The stator is provided with an excitation winding and a plurality of phase detection windings. In the resolver, a magnetic field is formed by inputting an excitation signal to the excitation winding. When this magnetic field is applied to a plurality of phase detection windings, an induced voltage is generated in each phase detection winding. As a result, sinusoidal signals having different phases are output from the detection windings of the respective phases. Further, the induced voltage generated in the detection winding of each phase changes as the magnetic field applied to the output winding of each phase changes with the rotation of the rotor. Thereby, the amplitude of the signal output from the detection winding of each phase changes according to the rotation angle of the rotor. Therefore, the rotation angle of the rotor, in other words, the rotation angle of the rotation shaft can be detected based on the output signal of each phase.
ところで、レゾルバでは励磁巻線に励磁信号を常時入力する必要があるため、消費電力が大きくなる傾向がある。このため、より消費電力の少ない回転角検出装置が望まれている。 By the way, in the resolver, since it is necessary to always input an excitation signal to the excitation winding, power consumption tends to increase. For this reason, a rotation angle detection device with less power consumption is desired.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を低減することのできる回転角検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a rotation angle detection device capable of reducing power consumption.
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸の周辺に固定して配置される固定部材と、前記回転軸と一体となって回転する回転部材と、前記固定部材及び前記回転部材に接触するように配置されて、前記回転軸の回転に伴い前記回転部材及び前記固定部材の相対的な位置が変化した際に弾性変形するばね部材と、前記固定部材において前記ばね部材が接触する部分に加わる圧力を検出する圧力センサとを備え、同圧力センサにより検出される圧力に基づいて前記回転軸の回転角を検出することを要旨とする。 In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 includes a fixing member that is fixedly disposed around a rotating shaft, a rotating member that rotates integrally with the rotating shaft, the fixing member, and A spring member disposed so as to contact the rotating member and elastically deformed when a relative position of the rotating member and the fixing member changes with rotation of the rotating shaft; and the spring member in the fixing member And a pressure sensor that detects a pressure applied to a portion in contact with the pressure sensor, and detects a rotation angle of the rotation shaft based on a pressure detected by the pressure sensor.
同構成によれば、回転軸の回転に伴い回転部材が回転すると、ばね部材が弾性変形するため、固定部材においてばね部材が接触する部分に加わる圧力が変化する。すなわち、ばね部材から固定部材に加わる圧力は回転軸の回転角に応じて変化する。よって、固定部材のばね部材が接触する部分に加わる圧力を圧力センサにより検出すれば、その検出圧力に基づいて回転軸の回転角を検出することができる。また、電力を消費する要素が圧力センサだけであるため、消費電力を低減することができる。 According to this configuration, when the rotating member rotates with the rotation of the rotating shaft, the spring member elastically deforms, so that the pressure applied to the portion of the fixed member that contacts the spring member changes. That is, the pressure applied from the spring member to the fixed member changes according to the rotation angle of the rotating shaft. Therefore, if the pressure applied to the portion of the fixed member that contacts the spring member is detected by the pressure sensor, the rotation angle of the rotating shaft can be detected based on the detected pressure. In addition, since the only element that consumes power is the pressure sensor, power consumption can be reduced.
請求項１の回転角検出装置では、具体的には、請求項２に記載の発明のように、前記ばね部材は、前記回転軸が内部に挿通されるトーションスプリングからなり、同トーションスプリングの両端部には、その径方向外側に突出するとともに周方向に所定の隙間を有する一対の腕部が形成され、前記固定部材及び前記回転部材は、前記一対の腕部の間の隙間に配置され、前記圧力センサとして、前記固定部材において前記一対の腕部が接触する部分に加わる圧力をそれぞれ検出する２つの圧力センサを備える、といった構成を採用することが有効である。これにより、２つの圧力センサによりそれぞれ検出される圧力に基づいて回転軸の回転角を検出することができる。 Specifically, in the rotation angle detection device according to claim 1, as in the invention according to claim 2, the spring member includes a torsion spring into which the rotation shaft is inserted, and both ends of the torsion spring. The pair is formed with a pair of arms that protrude radially outward and have a predetermined gap in the circumferential direction, and the fixing member and the rotating member are disposed in the gap between the pair of arms, It is effective to employ a configuration in which the pressure sensor includes two pressure sensors that respectively detect pressure applied to a portion of the fixing member that contacts the pair of arm portions. Thereby, the rotation angle of a rotating shaft is detectable based on the pressure each detected by two pressure sensors.
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転角検出装置において、前記固定部材の前記一対の腕部の間に配置される部分、及び前記回転部材の前記一対の腕部の間に配置される部分は、前記回転軸の回転方向において同一の位置に位置しているとき、前記トーションスプリングの一対の腕部により所定の力でそれぞれ挟み込まれることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the rotation angle detection device according to the second aspect, a portion disposed between the pair of arm portions of the fixing member, and the pair of arm portions of the rotation member. The portions arranged in the above are summarized as being sandwiched with a predetermined force by the pair of arm portions of the torsion spring when they are located at the same position in the rotation direction of the rotation shaft.
同構成によれば、固定部材の一対の腕部の間に配置される部分、及び回転部材の一対の腕部の間に配置される部分が回転軸の回転方向において同一の位置に位置しているとき、回転部材において一対の腕部がそれぞれ接触する部分には同一の力が加わる。すなわち、２つの圧力センサのそれぞれの検出圧力が同一の値となる。よって、この位置を回転軸の基準位置に設定すれば、２つの圧力センサのそれぞれの検出圧力が同一の値であるか否かに基づいて、回転軸が基準位置に位置しているか否かを容易に検出することができる。また、回転軸が一方向に回転した場合、回転部材により一対の腕部の一方のみが一方向に押される。この場合、固定部材では一対の腕部の他方が接触する部分の圧力が増加する。よって、２つの圧力センサの一方の検出圧力が増加することをもって、回転軸が一方向に回転したと判断することができる。同様に、２つの圧力センサの他方の検出圧力が増加することをもって、回転軸が一方向とは逆の方向に回転したと判断することもできる。よって、回転軸の基準位置からの回転方向も検出することができる。 According to this configuration, the portion disposed between the pair of arm portions of the fixing member and the portion disposed between the pair of arm portions of the rotating member are located at the same position in the rotation direction of the rotation shaft. The same force is applied to the portions of the rotating member where the pair of arms contact each other. That is, the detected pressures of the two pressure sensors have the same value. Therefore, if this position is set as the reference position of the rotating shaft, whether or not the rotating shaft is positioned at the reference position is determined based on whether or not the detected pressures of the two pressure sensors have the same value. It can be easily detected. Further, when the rotating shaft rotates in one direction, only one of the pair of arm portions is pushed in one direction by the rotating member. In this case, in the fixing member, the pressure at the portion where the other of the pair of arm portions contacts increases. Therefore, it can be determined that the rotation shaft has rotated in one direction when the detected pressure of one of the two pressure sensors increases. Similarly, when the detected pressure of the other of the two pressure sensors increases, it can be determined that the rotation shaft has rotated in the direction opposite to the one direction. Therefore, the rotation direction from the reference position of the rotating shaft can also be detected.
本発明の回転角検出装置によれば、消費電力を低減することができる。 According to the rotation angle detection device of the present invention, power consumption can be reduced.
以下、本発明の回転角検出装置を具体化した一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、この回転角検出装置は、回転軸１と一体となって回転する回転部材２、回転軸１が内部に挿通されるトーションスプリング３、及びトーションスプリング３と回転軸１との接触を防ぐための円筒状のスペーサ４を備えている。これらの部材はハウジング５により覆われることで外部環境から保護されている。
Hereinafter, an embodiment in which the rotation angle detection device of the present invention is embodied will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, this rotation angle detecting device includes a rotating member 2 that rotates integrally with the rotating shaft 1, a torsion spring 3 through which the rotating shaft 1 is inserted, and a rotation with the torsion spring 3. A cylindrical spacer 4 for preventing contact with the shaft 1 is provided. These members are protected from the external environment by being covered with the housing 5.
図３に示すように、回転部材２は、回転軸１の外周に嵌め込まれる環状部２０、及び同環状部２０の外縁から回転軸１の軸方向に延びるように形成される延設部２１を有している。環状部２０には、その外周面から内周面に貫通する貫通孔２２が形成されている。この貫通孔２２、及び回転軸１に形成されたピン穴１０にピン６が圧入されることにより、回転部材２が回転軸１に一体的に組み付けられる。 As shown in FIG. 3, the rotating member 2 includes an annular portion 20 that is fitted on the outer periphery of the rotating shaft 1, and an extending portion 21 that is formed to extend in the axial direction of the rotating shaft 1 from the outer edge of the annular portion 20. Have. The annular portion 20 is formed with a through hole 22 that penetrates from the outer peripheral surface to the inner peripheral surface. When the pin 6 is press-fitted into the through hole 22 and the pin hole 10 formed in the rotating shaft 1, the rotating member 2 is assembled to the rotating shaft 1 integrally.
トーションスプリング３の軸方向の両端部には、その径方向外側に突出する一対の腕部３０，３１が形成されている。このトーションスプリング３に初期捻り（縮む方向の捻り）が与えられることにより、図２に示すように、一対の腕部３０，３１の間に周方向に所定の隙間が形成されている。図２のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を図４に示す。図４に示すように、一対の腕部３０，３１の間には回転部材２の延設部２１が配置されている。一対の腕部３０，３１は、トーションスプリング３の初期捩れに応じた所定の力で回転部材２の延設部２１を挟み込んでいる。本実施形態では、トーションスプリング３がばね部材に相当する。 A pair of arm portions 30 and 31 projecting outward in the radial direction are formed at both axial ends of the torsion spring 3. By applying an initial twist (a twist in a shrinking direction) to the torsion spring 3, a predetermined gap is formed in the circumferential direction between the pair of arm portions 30 and 31, as shown in FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional structure taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 4, the extending portion 21 of the rotating member 2 is disposed between the pair of arm portions 30 and 31. The pair of arm portions 30 and 31 sandwich the extending portion 21 of the rotating member 2 with a predetermined force corresponding to the initial twist of the torsion spring 3. In the present embodiment, the torsion spring 3 corresponds to a spring member.
図３に示すように、ハウジング５は、有底円筒状の本体部５０、及び本体部５０の開口部５０ａを閉塞するように本体部５０に一体的に組み付けられる蓋部５１を有している。本実施形態では、このハウジング５が回転軸１の周辺に固定して配置される固定部材に相当する。本体部５０の開口部５０ａからその内部に回転部材２、トーションスプリング３、及びスペーサ４が挿入されることにより、それらの部材が本体部５０の内部に収容される。本体部５０の底部５０ｂ及び蓋部５１には、回転軸１を軸線ｍを中心に回転可能に支持するベアリング７ａ，７ｂがそれぞれ設けられている。 As shown in FIG. 3, the housing 5 includes a bottomed cylindrical main body portion 50 and a lid portion 51 that is assembled to the main body portion 50 so as to close the opening 50 a of the main body portion 50. . In the present embodiment, the housing 5 corresponds to a fixing member that is fixedly disposed around the rotary shaft 1. The rotation member 2, the torsion spring 3, and the spacer 4 are inserted into the main body 50 from the opening 50 a, so that these members are accommodated in the main body 50. Bearings 7 a and 7 b are provided on the bottom 50 b and the lid 51 of the main body 50 to support the rotary shaft 1 so as to be rotatable about the axis m.
本体部５０の円筒部分の内周面には、回転部材２の延設部２１に沿って軸方向に延びるように突出部５２が形成されている。図２のＣ−Ｃ線に沿った断面構造を図５に示す。図５に示すように、突出部５２も、延設部２１と同様、一対の腕部３０，３１によりトーションスプリング３の初期捩れに応じた所定の力で挟み込まれている。 A protruding portion 52 is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the main body portion 50 so as to extend in the axial direction along the extending portion 21 of the rotating member 2. FIG. 5 shows a cross-sectional structure along the line CC in FIG. As shown in FIG. 5, the protruding portion 52 is also sandwiched between the pair of arm portions 30 and 31 with a predetermined force corresponding to the initial torsion of the torsion spring 3, similarly to the extending portion 21.
突出部５２において一対の腕部３０，３１が接触する部分には、一対の腕部３０，３１から突出部５２に付与される圧力を検出する２つの圧力センサ８ａ，８ｂがそれぞれ設けられている。図２に示すように、圧力センサ８ａ，８ｂの出力は、外部機器である回転角演算部９に取り込まれている。回転角演算部９は不揮発性のメモリ９ａを備えている。このメモリ９ａには、圧力センサ８ａ，８ｂによりそれぞれ検出される圧力と回転軸１の回転角との関係を示すマップが予め記憶されている。回転角演算部９は、メモリ９ａに記憶されたマップを用いて圧力センサ８ａ，８ｂのそれぞれの検出圧力から回転軸１の回転角を算出する。 Two pressure sensors 8a and 8b for detecting pressure applied from the pair of arm portions 30 and 31 to the protruding portion 52 are provided at portions of the protruding portion 52 where the pair of arm portions 30 and 31 are in contact with each other. . As shown in FIG. 2, the outputs of the pressure sensors 8a and 8b are taken into a rotation angle calculation unit 9 which is an external device. The rotation angle calculation unit 9 includes a nonvolatile memory 9a. In the memory 9a, a map indicating the relationship between the pressure detected by the pressure sensors 8a and 8b and the rotation angle of the rotary shaft 1 is stored in advance. The rotation angle calculation unit 9 calculates the rotation angle of the rotating shaft 1 from the detected pressures of the pressure sensors 8a and 8b using the map stored in the memory 9a.
次に、本実施形態の回転角検出装置の作用を説明する。
図２に示すように、回転部材２の延設部２１及びハウジング５の突出部５２が周方向において同一の位置に位置している場合、突出部５２においてトーションスプリング３の一対の腕部３０，３１が接触する部分には同一の圧力が加わる。このため、２つの圧力センサ８ａ，８ｂのそれぞれの検出圧力は同一となる。そこで本実施形態では、回転部材２の延設部２１及びハウジング５の突出部５２が図２に示すような位置関係にあるときの回転軸１の位置を基準位置に設定している。回転角演算部９は、圧力センサ８ａ，８ｂのそれぞれの検出圧力が同一の値であるとき、回転軸１が基準位置に位置していると判断する。
Next, the operation of the rotation angle detection device of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, when the extending portion 21 of the rotating member 2 and the protruding portion 52 of the housing 5 are located at the same position in the circumferential direction, the pair of arm portions 30 of the torsion spring 3 at the protruding portion 52, The same pressure is applied to the portion where 31 contacts. Therefore, the detected pressures of the two pressure sensors 8a and 8b are the same. Therefore, in this embodiment, the position of the rotating shaft 1 when the extending portion 21 of the rotating member 2 and the protruding portion 52 of the housing 5 are in the positional relationship as shown in FIG. 2 is set as the reference position. The rotation angle calculation unit 9 determines that the rotary shaft 1 is located at the reference position when the detected pressures of the pressure sensors 8a and 8b have the same value.
また、回転軸１が基準位置から矢印ａ１で示す方向に回転した場合、回転軸１と一体となって回転部材２の延設部２１も矢印ａ１で示す方向に回転する。この場合、図６に示すように、回転部材２の延設部２１がハウジング５の突出部５２に対して矢印ａ１で示す方向に相対回転する。このとき、トーションスプリング３の一方の腕部３０がハウジング５の突出部５２に接触したまま、トーションスプリング３の他方の腕部３１が延設部２１により矢印ａ１で示す方向に押されるため、トーションスプリング３が弾性変形する。これにより、トーションスプリング３に弾性エネルギーが蓄積されるため、トーションスプリング３の一方の腕部３０から突出部５２に付与される力が増加する。すなわち、圧力センサ８ａの検出圧力が増加する。また、回転軸１の矢印ａ１で示す方向の回転角が大きくなるほど、トーションスプリング３の他方の腕部３１の回転角も大きくなるため、トーションスプリング３に蓄積される弾性エネルギーが大きくなる。よって、回転軸１の矢印ａ１で示す方向への回転角が大きくなるほど、圧力センサ８ａの検出圧力も大きくなる。本実施形態では、こうした回転軸１の基準位置から矢印ａ１で示す方向への回転角と、圧力センサ８ａの検出圧力との関係が予め実験などにより測定されており、その測定結果が第１のマップとして回転角演算部９のメモリ９ａに記憶されている。回転角演算部９は、圧力センサ８ａの検出圧力が増加することをもって回転軸１が基準位置から矢印ａ１で示す方向に回転したと判断する。このとき、回転角演算部９は、メモリ９ａに記憶されている第１のマップを用いて圧力センサ８ａの検出圧力から回転軸１の矢印ａ１で示す方向への回転角を検出する。 When the rotating shaft 1 rotates in the direction indicated by the arrow a1 from the reference position, the extending portion 21 of the rotating member 2 also rotates in the direction indicated by the arrow a1 integrally with the rotating shaft 1. In this case, as shown in FIG. 6, the extending portion 21 of the rotating member 2 rotates relative to the protruding portion 52 of the housing 5 in the direction indicated by the arrow a <b> 1. At this time, the other arm portion 31 of the torsion spring 3 is pushed in the direction indicated by the arrow a1 by the extending portion 21 while the one arm portion 30 of the torsion spring 3 is in contact with the protruding portion 52 of the housing 5. The spring 3 is elastically deformed. Thereby, since elastic energy is accumulated in the torsion spring 3, the force applied to the projecting portion 52 from one arm portion 30 of the torsion spring 3 increases. That is, the detected pressure of the pressure sensor 8a increases. Further, as the rotation angle of the rotation shaft 1 in the direction indicated by the arrow a <b> 1 increases, the rotation angle of the other arm portion 31 of the torsion spring 3 also increases, so that the elastic energy accumulated in the torsion spring 3 increases. Therefore, the detected pressure of the pressure sensor 8a increases as the rotation angle of the rotary shaft 1 in the direction indicated by the arrow a1 increases. In the present embodiment, the relationship between the rotation angle from the reference position of the rotary shaft 1 in the direction indicated by the arrow a1 and the detected pressure of the pressure sensor 8a is measured in advance through experiments or the like. The map is stored in the memory 9a of the rotation angle calculation unit 9. The rotation angle calculation unit 9 determines that the rotation shaft 1 has rotated in the direction indicated by the arrow a1 from the reference position when the pressure detected by the pressure sensor 8a increases. At this time, the rotation angle calculation unit 9 detects the rotation angle of the rotation shaft 1 in the direction indicated by the arrow a1 from the detected pressure of the pressure sensor 8a using the first map stored in the memory 9a.
一方、回転軸１が図２に示す基準位置から矢印ａ２で示す方向に回転した場合、回転軸１と一体となって回転部材２の延設部２１も矢印ａ２で示す方向に回転する。この場合、図７に示すように、回転部材２の延設部２１がハウジング５の突出部５２に対して矢印ａ２で示す方向に相対回転する。そして、回転軸１の矢印ａ２で示す方向への回転角が大きくなるほど、圧力センサ８ｂの検出圧力が大きくなる。本実施形態では、こうした回転軸１の基準位置から矢印ａ２で示す方向への回転角と、圧力センサ８ｂの検出圧力との関係が予め実験などにより測定されており、その測定結果が第２のマップとして回転角演算部９のメモリ９ａに記憶されている。回転角演算部９は、圧力センサ８ｂの検出圧力が増加することをもって回転軸１が基準位置から矢印ａ２で示す方向に回転したと判断する。このとき、回転角演算部９は、メモリ９ａに記憶されている第２のマップを用いて圧力センサ８ｂの検出圧力から回転軸１の矢印ａ２で示す方向への回転角を検出する。 On the other hand, when the rotating shaft 1 rotates in the direction indicated by the arrow a2 from the reference position shown in FIG. 2, the extending portion 21 of the rotating member 2 also rotates in the direction indicated by the arrow a2 together with the rotating shaft 1. In this case, as shown in FIG. 7, the extending portion 21 of the rotating member 2 rotates relative to the protruding portion 52 of the housing 5 in the direction indicated by the arrow a <b> 2. And the detection pressure of the pressure sensor 8b becomes large, so that the rotation angle to the direction shown by the arrow a2 of the rotating shaft 1 becomes large. In the present embodiment, the relationship between the rotation angle from the reference position of the rotary shaft 1 in the direction indicated by the arrow a2 and the detected pressure of the pressure sensor 8b is measured in advance through experiments or the like, and the measurement result is the second value. The map is stored in the memory 9a of the rotation angle calculation unit 9. The rotation angle calculation unit 9 determines that the rotation shaft 1 has rotated in the direction indicated by the arrow a2 from the reference position when the pressure detected by the pressure sensor 8b increases. At this time, the rotation angle calculation unit 9 detects the rotation angle of the rotation shaft 1 in the direction indicated by the arrow a2 from the detected pressure of the pressure sensor 8b using the second map stored in the memory 9a.
このように、本実施形態の回転角検出装置によれば、２つの圧力センサ８ａ，８ｂの検出圧力に基づいて回転軸１の回転角を検出することができる。また、電力を消費する要素が圧力センサ８ａ，８ｂだけであるため、消費電力を低減することもできる。 Thus, according to the rotation angle detection device of the present embodiment, the rotation angle of the rotary shaft 1 can be detected based on the detected pressures of the two pressure sensors 8a and 8b. In addition, since the power consuming elements are only the pressure sensors 8a and 8b, the power consumption can be reduced.
以上説明したように、本実施形態の回転角検出装置によれば以下の効果が得られる。
（１）回転軸１と一体となって回転する回転部材２、及び回転軸１が内部に挿通されるトーションスプリング３を設けた。そして、トーションスプリング３の両端部にその径方向外側に突出するとともに周方向に所定の隙間を有する一対の腕部３０，３１を形成し、この一対の腕部３０，３１の間に回転部材２の延設部２１及びハウジング５の突出部５２を配置した。また、ハウジング５の突出部５２には、一対の腕部３０，３１が接触する部分に加わる圧力を検出する２つの圧力センサ８ａ，８ｂを設けた。これにより、圧力センサ８ａ，８ｂのそれぞれの検出圧力に基づいて回転軸１の回転角を検出することができる。また、電力を消費する部分が圧力センサ８ａ，８ｂだけであるため、消費電力を低減することができる。
As described above, according to the rotation angle detection device of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A rotating member 2 that rotates integrally with the rotating shaft 1 and a torsion spring 3 through which the rotating shaft 1 is inserted are provided. Then, a pair of arm portions 30, 31 protruding outward in the radial direction and having a predetermined gap in the circumferential direction are formed at both ends of the torsion spring 3, and the rotating member 2 is formed between the pair of arm portions 30, 31. The extending portion 21 and the protruding portion 52 of the housing 5 are disposed. In addition, the protruding portion 52 of the housing 5 is provided with two pressure sensors 8a and 8b for detecting pressure applied to a portion where the pair of arm portions 30 and 31 are in contact with each other. Thereby, the rotation angle of the rotating shaft 1 can be detected based on each detected pressure of the pressure sensors 8a and 8b. Moreover, since only the pressure sensors 8a and 8b consume power, the power consumption can be reduced.
（２）回転部材２の延設部２１及びハウジング５の突出部５２が周方向において同一の位置に位置しているとき、それらの部分をトーションスプリング３の一対の腕部３０，３１により所定の力で挟み込むこととした。これにより、２つの圧力センサ８ａ，８ｂのそれぞれの検出圧力が同一であるか否かに基づいて、回転軸１が基準位置に位置しているか否かを判断することができる。また、圧力センサ８ａ，８ｂのそれぞれの検出圧力のいずれが増加しているかに基づいて回転軸１の基準位置からの回転方向を検出することもできる。 (2) When the extending portion 21 of the rotating member 2 and the protruding portion 52 of the housing 5 are located at the same position in the circumferential direction, these portions are predetermined by the pair of arm portions 30 and 31 of the torsion spring 3. It was decided to pinch with force. Accordingly, it can be determined whether or not the rotary shaft 1 is located at the reference position based on whether or not the detected pressures of the two pressure sensors 8a and 8b are the same. Moreover, the rotation direction from the reference position of the rotating shaft 1 can also be detected based on which of the detected pressures of the pressure sensors 8a and 8b is increasing.
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、回転軸１の基準位置から矢印ａ１で示す方向への回転角、及び矢印ａ２で示す方向への回転角の両方を検出したが、それらのいずれか一方のみを検出してもよい。なお、回転軸１の基準位置から矢印ａ１で示す方向への回転角のみを検出する場合、圧力センサ８ａのみで回転角の検出が可能であるため、圧力センサ８ｂを省略することができる。この場合、例えば図８に示すように、ハウジング５の突出部５２の周方向の長さを圧力センサ８ａを設けるのに必要な長さに設定してもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, both the rotation angle in the direction indicated by the arrow a1 from the reference position of the rotary shaft 1 and the rotation angle in the direction indicated by the arrow a2 are detected, but only one of them is detected. Also good. When only the rotation angle from the reference position of the rotation shaft 1 in the direction indicated by the arrow a1 is detected, the rotation angle can be detected only by the pressure sensor 8a, and therefore the pressure sensor 8b can be omitted. In this case, for example, as shown in FIG. 8, the circumferential length of the protrusion 52 of the housing 5 may be set to a length necessary for providing the pressure sensor 8a.
・上記実施形態では、回転軸１の基準位置を図２に示す位置に設定したが、回転軸１の基準位置は適宜変更可能である。
・トーションスプリング３と回転軸１との間に設けられるスペーサ４を省略してもよい。
In the above embodiment, the reference position of the rotating shaft 1 is set to the position shown in FIG. 2, but the reference position of the rotating shaft 1 can be changed as appropriate.
The spacer 4 provided between the torsion spring 3 and the rotating shaft 1 may be omitted.
・上記実施形態では、トーションスプリング３を利用した構造を採用したが、トーションスプリング３以外の適宜のばね部材を利用した構造を採用してもよい。また、使用するばね部材に併せて回転部材２やハウジング５の形状を適宜変更してもよい。その一例を図９に示す。図９に示すように、この変形例の回転部材２は、その外周の所定位置Ｐから矢印ａ１で示す方向に沿って外径が徐々に大きくなる形状を有している。ハウジング５の内周面には、回転部材２に向けて延びる筒状の収容部５３が形成されており、この収容部５３にピン１１が摺動可能に収容されている。また、収容部５３には、ピン１１を回転部材２に押圧するスプリング１２が収容されている。ここではピン１１及びスプリング１２により、ばね部材が構成される。一方、ハウジング５のスプリング１２が接触する部分には圧力センサ１３が埋め込まれている。このような構造によれば、回転軸１の回転に伴い回転部材２が矢印ａ１で示す方向あるいは矢印ａ２で示す方向に回転すると、回転部材２においてピン１１が接触する部分の外径が変化するため、ピン１１が収容部５３の内部を摺動する。これによりピン１１とハウジング５との間の相対的な位置が変化し、スプリング１２に蓄積される弾性エネルギーが変化する。よって、スプリング１２から圧力センサ１３に付与される力が変化するため、圧力センサ１３の検出圧力が増減する。すなわち、回転軸１の回転角に応じて圧力センサ１３の検出圧力が変化する。したがって、圧力センサ１３の検出圧力に基づいて回転軸１の回転角を検出することができる。また、圧力センサ１３の検出圧力の増減に基づいて回転軸１の回転方向を検出することもできる。なお、回転部材２の形状は、図９に示すような形状に限らず、例えばカムのような卵型の形状など、その周方向に沿って外径が変化する形状であれば、適宜の形状を採用することができる。 In the above embodiment, the structure using the torsion spring 3 is adopted, but a structure using an appropriate spring member other than the torsion spring 3 may be adopted. Moreover, you may change suitably the shape of the rotation member 2 or the housing 5 according to the spring member to be used. An example is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the rotating member 2 of this modification has a shape in which the outer diameter gradually increases from the predetermined position P on the outer periphery along the direction indicated by the arrow a1. A cylindrical housing 53 extending toward the rotating member 2 is formed on the inner peripheral surface of the housing 5, and the pin 11 is slidably housed in the housing 53. The accommodating portion 53 accommodates a spring 12 that presses the pin 11 against the rotating member 2. Here, the pin 11 and the spring 12 constitute a spring member. On the other hand, a pressure sensor 13 is embedded in a portion of the housing 5 where the spring 12 contacts. According to such a structure, when the rotating member 2 rotates in the direction indicated by the arrow a1 or the direction indicated by the arrow a2 as the rotating shaft 1 rotates, the outer diameter of the portion of the rotating member 2 where the pin 11 contacts changes. Therefore, the pin 11 slides inside the housing portion 53. As a result, the relative position between the pin 11 and the housing 5 changes, and the elastic energy accumulated in the spring 12 changes. Accordingly, since the force applied from the spring 12 to the pressure sensor 13 changes, the detected pressure of the pressure sensor 13 increases or decreases. That is, the detected pressure of the pressure sensor 13 changes according to the rotation angle of the rotary shaft 1. Therefore, the rotation angle of the rotating shaft 1 can be detected based on the pressure detected by the pressure sensor 13. Further, it is possible to detect the rotation direction of the rotary shaft 1 based on the increase or decrease of the pressure detected by the pressure sensor 13. Note that the shape of the rotating member 2 is not limited to the shape shown in FIG. 9, and may be any appropriate shape as long as the outer diameter changes along the circumferential direction, such as an oval shape such as a cam. Can be adopted.
＜付記＞
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。
（イ）請求項１に記載の回転角検出装置において、前記回転部材は、その周方向に沿って外径が変化する形状からなり、前記ばね部材は、前記回転部材の外周面と前記固定部材との間に配置されることを特徴とする回転角検出装置。同構成によれば、圧力センサにより検出される圧力に基づいて回転軸の回転角を検出することができる。
<Appendix>
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be additionally described.
(A) In the rotation angle detecting device according to claim 1, the rotating member has a shape whose outer diameter changes along a circumferential direction thereof, and the spring member includes an outer peripheral surface of the rotating member and the fixing member. The rotation angle detection device is disposed between the rotation angle detection device and the rotation angle detection device. According to this configuration, the rotation angle of the rotation shaft can be detected based on the pressure detected by the pressure sensor.
１…回転軸、２…回転部材、３…トーションスプリング、５…ハウジング（固定部材）、８ａ，８ｂ，１３…圧力センサ、１２…スプリング、３０，３１…腕部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotating shaft, 2 ... Rotating member, 3 ... Torsion spring, 5 ... Housing (fixing member), 8a, 8b, 13 ... Pressure sensor, 12 ... Spring, 30, 31 ... Arm part.
Claims (3)
前記回転軸と一体となって回転する回転部材と、
前記固定部材及び前記回転部材に接触するように配置されて、前記回転軸の回転に伴い前記回転部材及び前記固定部材の相対的な位置が変化した際に弾性変形するばね部材と、
前記固定部材において前記ばね部材が接触する部分に加わる圧力を検出する圧力センサとを備え、
同圧力センサにより検出される圧力に基づいて前記回転軸の回転角を検出する
ことを特徴とする回転角検出装置。 A fixing member fixedly disposed around the rotation shaft;
A rotating member that rotates integrally with the rotating shaft;
A spring member disposed so as to contact the fixed member and the rotating member, and elastically deformed when a relative position of the rotating member and the fixed member changes with rotation of the rotating shaft;
A pressure sensor that detects a pressure applied to a portion of the fixing member that contacts the spring member;
A rotation angle detection device that detects a rotation angle of the rotation shaft based on a pressure detected by the pressure sensor.
同トーションスプリングの両端部には、その径方向外側に突出するとともに周方向に所定の隙間を有する一対の腕部が形成され、
前記固定部材及び前記回転部材は、前記一対の腕部の間の隙間に配置され、
前記圧力センサとして、前記固定部材において前記一対の腕部が接触する部分に加わる圧力をそれぞれ検出する２つの圧力センサを備える
請求項１に記載の回転角検出装置。 The spring member comprises a torsion spring in which the rotating shaft is inserted.
At both ends of the torsion spring, a pair of arms that protrude outward in the radial direction and have a predetermined gap in the circumferential direction are formed.
The fixing member and the rotating member are disposed in a gap between the pair of arm portions,
The rotation angle detection device according to claim 1, wherein the pressure sensor includes two pressure sensors that respectively detect pressure applied to a portion of the fixing member that contacts the pair of arm portions.
請求項２に記載の回転角検出装置。 The portion disposed between the pair of arm portions of the fixing member and the portion disposed between the pair of arm portions of the rotating member are located at the same position in the rotation direction of the rotating shaft. The rotation angle detection device according to claim 2, wherein the rotation angle detection device is sandwiched between the pair of arms of the torsion spring with a predetermined force.
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2012
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